Harmonični fenomeni u električnim sustavima: uzroci, učinci i rizici

Harmonikasu kritični, ali često previdjeni fenomen u električnim sustavima. Oni predstavljaju izobličenja idealnog sinusoidnog valnog oblika napona ili struje, koji se javljaju na frekvencijama koje su cjelobrojne višestruke temeljne frekvencije (npr., 50 Hz ili 60 Hz). Iako su harmonike svojstvene modernim elektroenergetskim sustavima, njihova nekontrolirana prisutnost može dovesti do teških operativnih i financijskih posljedica. Ovaj će članak istražiti njihove uzroke, posljedice i rizike.

Što uzrokuje harmonike?

HarmonikaPrvenstveno potječu iz nelinearnih opterećenja - uređaja gdje se struja ne usklađuje s valnim oblikom sinusoidnog napona. Uobičajeni primjeri uključuju:

Promjenjiva frekvencijska pogona (VFD) u industrijskim motorima, napajanju s napajanjem prekidača (npr. Računala, poslužitelji, LED rasvjeta), pretvarači obnovljivih izvora energije (solarni/vjetrovni sustavi), neprekidno napajanje (UPS) i stanice za punjenje električnih vozila. Ova opterećenja narušavaju glatki protok struje, stvarajući iskrivljene valne oblike. Na primjer, VFD može izvući struju u kratkim impulsima, a ne kontinuiranim sinusnim valom, što rezultira harmoničarima poput 3. (150 Hz), 5. (250 Hz) ili 7. (350 Hz) harmonika.

Koji su učinci harmonika?  

Harmonika degradira kvalitetu energije i nameće značajne skrivene troškove napajačkoj infrastrukturi:  

Harmonika uzrokuje gubitke energije i povećane troškove. Na primjer, harmonične struje petog reda mogu rezultirati do 15% dodatnih energetskih otpada u distribucijskim sustavima (američko odjeljenje za istraživanje energije). Ova neučinkovitost može dovesti do većih računa za električnu energiju.  

Može uzrokovati oštećenje opreme i smanjeni životni vijek, jer harmonične struje stvaraju vrtložne struje i gubitke histereze, što dovodi do pregrijavanja. Transformatori koji djeluju u visoko-harmonijskim okruženjima mogu uspjeti 30–50% brže od njihovog nazivnog životnog vijeka. Uz to, harmonika može uzrokovati rezonancu, što dovodi do preopterećenja kondenzatora i potencijalnih eksplozija ili požara. Nadalje, u trofaznim sustavima harmonika trećeg reda (3., 9., itd.) Nakupljaju se na neutralnoj liniji, što je potencijalno uzrokovalo pregrijavanje.  

Harmonika također može uzrokovati operativne poremećaje, posebno u osjetljivoj opremi kao što su medicinski uređaji, laboratorijski instrumenti ili poslužitelji podataka koji se oslanjaju na čistu snagu. Distorzija napona uzrokovana harmonikama može rezultirati kvar opreme, korupcije podataka ili neplaniranog zastoja.

Rijekovi za usklađenost i sigurnost povezani s harmonikama također su kritični. Prekoračenje harmoničnih ograničenja navedenih u standardima kao što je IEEE 519-2022 može rezultirati regulatornim novčanim kaznama. Uz to, pregrijavanje opreme može stvoriti opasnosti od požara i sigurnosne rizike.

Kao profesionalni proizvođač i dobavljač pružamo visokokvalitetne proizvode. Ako ste zainteresirani za naše proizvode ili imate bilo kakvih pitanja, slobodnokontaktirajte nas.